我國真菌殺蟲劑研究及產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

持續(xù)推進(jìn)化學(xué)農(nóng)藥減量，加速農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型是國家戰(zhàn)略需求

我國作為人口大國，糧食和食品安全是國家安全的重要基石。作為農(nóng)業(yè)大國，我國農(nóng)作物種類繁多，病蟲害發(fā)生頻繁。目前，化學(xué)農(nóng)藥仍是防治農(nóng)作物病蟲害的主要手段。然而，化學(xué)農(nóng)藥濫用問題日益嚴(yán)峻。僅2019年，我國農(nóng)藥使用量已占世界總量的45%，居世界首位，單位面積使用量是許多國家的4—6倍。長期大量、不合理的化學(xué)農(nóng)藥使用不僅對(duì)生態(tài)環(huán)境、食品安全和人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。同時(shí)，由化學(xué)農(nóng)藥濫用引起的害蟲耐藥性問題也日趨嚴(yán)重。通常，一種新農(nóng)藥在使用8—10年后便會(huì)面臨抗藥性問題，而研發(fā)一種新化學(xué)農(nóng)藥往往超過10年。我國近20年來化學(xué)農(nóng)藥的不合理使用，害蟲產(chǎn)生耐藥性的周期顯著縮短，導(dǎo)致在害蟲大規(guī)模爆發(fā)時(shí)，常面臨防效越來越差的尷尬局面。因此，推進(jìn)化學(xué)農(nóng)藥減量、開發(fā)綠色可持續(xù)的生物制劑，是保障我國食品安全、推動(dòng)我國農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、保障環(huán)境安全和人類健康的必由之路。

我國已將化學(xué)農(nóng)藥減量納入農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略。2021年，《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》首次將農(nóng)藥減量列入農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略。2022年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布的《化學(xué)農(nóng)藥減量化行動(dòng)方案》明確提出，到2025年實(shí)現(xiàn)全國化學(xué)農(nóng)藥使用強(qiáng)度下降5%。2024年中央一號(hào)文件再次強(qiáng)調(diào)“推進(jìn)化肥農(nóng)藥減量增效”與“綠色防控融合發(fā)展”；2025年中央一號(hào)文件進(jìn)一步提出“深化農(nóng)產(chǎn)品藥物殘留治理”。國家層面政策的持續(xù)發(fā)布和強(qiáng)調(diào)表明，化學(xué)農(nóng)藥減量已成為我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中兼顧生態(tài)安全與食品安全的戰(zhàn)略性路徑。

生物制造是農(nóng)藥發(fā)展新賽道

真菌殺蟲劑生物活性強(qiáng)、環(huán)境友好和無殘留等特點(diǎn)使其優(yōu)于傳統(tǒng)化學(xué)殺蟲劑。減少化學(xué)殺蟲劑使用，必須依靠更安全、環(huán)保的綠色農(nóng)藥進(jìn)行補(bǔ)充和替代，而真菌殺蟲劑正是理想之選。真菌殺蟲劑以殺蟲真菌（如綠僵菌、白僵菌等）孢子作為有效成分，是一類天然活體農(nóng)藥，在保障糧食和食品安全中發(fā)揮著重要作用，在果蔬、茶葉和煙草等高附加值農(nóng)作物上更具有不可替代的作用。在森林和草原等自然生態(tài)系統(tǒng)中使用真菌殺蟲劑對(duì)維護(hù)生物多樣性保護(hù)和生態(tài)文明建設(shè)更具特殊意義。與傳統(tǒng)化學(xué)殺蟲劑相比，真菌殺蟲劑不僅能有效抑制害蟲的繁殖和蔓延，從而降低農(nóng)藥殘留風(fēng)險(xiǎn)，還能維護(hù)生態(tài)平衡并促進(jìn)土壤微生物多樣性的繁榮，有助于提高作物自身的抗性和促進(jìn)植物氮素利用，為保障糧食和食品安全提供了重要的新手段。

在全球范圍內(nèi)，以生物技術(shù)和信息技術(shù)等前沿學(xué)科驅(qū)動(dòng)的病蟲害防治成為前沿研究熱點(diǎn)?；蚓庉嫛⒒蚪M學(xué)、合成生物學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)、人工智能（AI）等新興技術(shù)的迅速發(fā)展，推動(dòng)著新型生物技術(shù)的融合創(chuàng)新，成為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要引領(lǐng)技術(shù)和底層技術(shù)，并加速滲透至農(nóng)藥創(chuàng)新領(lǐng)域，有力促進(jìn)新型微生物農(nóng)藥研發(fā)和應(yīng)用進(jìn)程。微生物農(nóng)藥市場的持續(xù)擴(kuò)展，不僅促使先正達(dá)、拜耳、巴斯夫等大型跨國企業(yè)加大研發(fā)投入，也吸引了眾多初創(chuàng)企業(yè)涉足該領(lǐng)域，使微生物農(nóng)藥成為國際農(nóng)藥研發(fā)競爭的新焦點(diǎn)和新賽道。這一發(fā)展趨勢預(yù)示著真菌殺蟲劑類的生物活體農(nóng)藥將在未來農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮更加重要的作用。

真菌殺蟲劑的開發(fā)與應(yīng)用

微生物農(nóng)藥主要指由殺蟲細(xì)菌、殺蟲病毒和殺蟲真菌等活體微生物或其有效成分為基礎(chǔ)加工制備而成的生物農(nóng)藥制劑。殺蟲細(xì)菌，主要是蘇云金芽孢桿菌，它的殺蟲蛋白可以通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)在植物上成功表達(dá)，已經(jīng)成為商業(yè)化轉(zhuǎn)基因植物的主要目標(biāo)基因，直接使用蘇云金芽孢桿菌進(jìn)行害蟲防治的應(yīng)用日趨減少。病毒殺蟲劑，大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用的主要瓶頸是現(xiàn)代工廠化生產(chǎn)難度大、成本高，在應(yīng)用中受環(huán)境影響較大。真菌殺蟲劑，目前占據(jù)全球微生物農(nóng)藥市場份額的40%左右，是微生物農(nóng)藥中最具產(chǎn)業(yè)化價(jià)值的品類之一。真菌殺蟲劑以其獨(dú)特的“接觸即感染”機(jī)制而著稱：昆蟲病原真菌的孢子一旦黏附在昆蟲體表，便開始萌發(fā)，利用體表降解酶和產(chǎn)生的機(jī)械壓力穿透昆蟲體壁，進(jìn)入血腔。隨后，真菌通過釋放毒素、剝奪養(yǎng)分及抑制免疫系統(tǒng)等多途徑綜合作用，最終導(dǎo)致害蟲死亡。這種復(fù)雜的殺蟲機(jī)制，使得害蟲對(duì)真菌殺蟲劑產(chǎn)生抗性的難度大幅增加，因此真菌殺蟲劑被視為具有廣闊前景的化學(xué)殺蟲劑替代品（表1）。在目前已知的真菌殺蟲劑中，白僵菌屬（Beauveria）和綠僵菌屬（Metarhizium）的代表種類應(yīng)用最為廣泛。尤其是以球孢白僵菌（B. bassiana）和金龜子綠僵菌（M. anisopliae）等菌株為基礎(chǔ)加工而成的產(chǎn)品，占據(jù)了約70%真菌殺蟲劑市場。

球孢白僵菌和金龜子綠僵菌分別于17世紀(jì)由意大利和俄國科學(xué)家首次分離和鑒定。1888年，俄國科學(xué)家Krassilshchikov首次報(bào)道利用金龜子綠僵菌控制甜菜象甲（Bothynoderes punctiremtris）的成功案例。1965年，蘇聯(lián)批準(zhǔn)了基于球孢白僵菌的生物殺蟲劑Boverin?的注冊(cè)，該產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于防治馬鈴薯甲蟲（Leptinotarsa decemlineata）和蘋果蠹蛾（Cydia pomonella）等害蟲。20世紀(jì)80年代，美國科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了對(duì)球孢白僵菌的兩步發(fā)酵工藝，使真菌殺蟲劑的工業(yè)化生產(chǎn)成為可能。真菌殺蟲劑起效的時(shí)間相對(duì)于化學(xué)農(nóng)藥來說較慢，因此基因工程和基因編輯技術(shù)被用來對(duì)微生物進(jìn)行定向改造，從而開發(fā)出滿足特定實(shí)際需求的產(chǎn)品。在真菌殺蟲劑的研發(fā)中，科研人員通過引入外源基因來增強(qiáng)生防真菌的致病性和環(huán)境抗性，從而有效提升了生防菌劑的殺蟲效能及環(huán)境穩(wěn)定性。然而，單純引入外源基因也可能引發(fā)公眾對(duì)改良菌株生態(tài)安全性的擔(dān)憂。為解決這一問題，美國科學(xué)家采用寄主專性菌作為底盤菌株，并在待引入的外源毒素基因前添加分子開關(guān)，使其僅在寄主體內(nèi)被誘導(dǎo)表達(dá)，從而大幅提升了改良菌株的安全性和效力。截至2022年底，全球共有171種真菌殺蟲劑通過注冊(cè)審核，可應(yīng)用于200多種農(nóng)、林、草及衛(wèi)生害蟲的防治。

我國科學(xué)家從20世紀(jì)80年代起便開始探索球孢白僵菌在林業(yè)害蟲防治中的應(yīng)用。1990年，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物防治研究所通過國際合作項(xiàng)目引入金龜子綠僵菌，發(fā)現(xiàn)其對(duì)飛蝗（Locusta migratoria）具有防治效果。此外，該研究團(tuán)隊(duì)還從國內(nèi)菌株中篩選出對(duì)飛蝗和草原蝗蟲具有高毒力的菌株。截至2024年底，我國已登記的以球孢白僵菌和金龜子綠僵菌為主要活性成分的農(nóng)藥品種數(shù)量達(dá)46個(gè)，涵蓋了針對(duì)蝗蟲、小菜蛾（Plutella xylostella）、草地貪夜蛾（Spodoptera frugiperda）、美國白蛾（Hyphantria cunea）、松毛蟲（Dendrolimus spp.）和玉米螟（Ostrinia nubilalis）等多種重要農(nóng)林害蟲防治。部分產(chǎn)品具備廣泛的適用性。例如，金龜子綠僵菌菌株CQMa421可以對(duì)包括鱗翅目、鞘翅目、直翅目、雙翅目、膜翅目、半翅目和纓翅目在內(nèi)的30種農(nóng)業(yè)害蟲進(jìn)行有效侵染和控制。

中國科學(xué)院相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)在真菌殺蟲劑理論和應(yīng)用技術(shù)研究方面也取得了一系列重要突破。中國科學(xué)院動(dòng)物研究所康樂團(tuán)隊(duì)深入解析金龜子綠僵菌與寄主互作機(jī)制，發(fā)現(xiàn)害蟲不同生態(tài)型對(duì)殺蟲真菌抗性差異的分子機(jī)理。團(tuán)隊(duì)通過改造細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)寄主專性菌免疫逃逸能力，起到了“糖衣炮彈”的效果。通過敲除單胺氧化酶基因來調(diào)整金龜子綠僵菌代謝途徑，促進(jìn)有毒中間代謝產(chǎn)物的積累，從而在不引入外源基因的情況下有效提高了菌株的殺蟲效力。隨后，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步提出了利用微生物間互作來提高殺蟲效力的生防理念，通過改變真菌與寄主共生菌的互作關(guān)系，促進(jìn)寄主優(yōu)勢共生菌轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)會(huì)致病菌。這種“借刀殺蟲”的方式既保障了生態(tài)安全性，又顯著提升了生防效力。同時(shí)，在金龜子綠僵菌中發(fā)現(xiàn)新毒素，該毒素的發(fā)現(xiàn)為開發(fā)特異性靶標(biāo)真菌制劑提供了重要的基因和蛋白原件。這些創(chuàng)新性的成果集中體現(xiàn)在具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的菌株和新毒素的發(fā)現(xiàn)、特定發(fā)酵工藝及新劑型，其中一些已經(jīng)獲得國際和國內(nèi)發(fā)明專利的保護(hù)。中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究團(tuán)隊(duì)率先完成了數(shù)十種殺蟲真菌基因組測序，闡明了殺蟲真菌由寄主專性向廣譜型演化的軌跡及寄主識(shí)別機(jī)理。解析了殺蟲真菌關(guān)鍵次生代謝物，如破壞素（Destruxins）、卵孢霉素（Oosporein）的合成機(jī)理與活性機(jī)制。揭示了殺蟲真菌毒力因子介導(dǎo)的真菌突破寄主免疫防御的多重互作關(guān)系。進(jìn)一步闡明了“殺蟲真菌—寄主—共生微生物”之間的多重互作機(jī)制，并對(duì)關(guān)鍵分子靶點(diǎn)進(jìn)行深入挖掘。上述研究為真菌殺蟲劑高效應(yīng)用提供了可操作的靶標(biāo)及理論支撐。這些新型生防理念的提出不僅提高了產(chǎn)品的效能，也為其生態(tài)安全性提供了創(chuàng)新解決方案，為優(yōu)質(zhì)真菌殺蟲劑提供新思路（表2）。通過多學(xué)科交叉融合和技術(shù)持續(xù)突破，真菌殺蟲劑將在未來的農(nóng)業(yè)病蟲害防治中發(fā)揮更加重要的作用。

我國真菌殺蟲劑產(chǎn)業(yè)面臨的問題

盡管近年來我國在生防微生物和殺蟲真菌研究領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展，但仍面臨一些挑戰(zhàn)和問題，這在一定程度上限制了真菌殺蟲劑的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程和市場應(yīng)用（表3）。優(yōu)質(zhì)菌株是真菌殺蟲劑研發(fā)和生產(chǎn)的核心。然而，在研發(fā)中存在關(guān)鍵互作靶點(diǎn)不清晰、優(yōu)質(zhì)生防菌株匱乏、規(guī)?；l(fā)酵精準(zhǔn)控制工藝落后等不足，導(dǎo)致我國缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的菌種和相關(guān)工藝，相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊、產(chǎn)能受限、貨架期較短。

我國農(nóng)業(yè)微生物資源雖具備一定的基礎(chǔ)，但在菌種儲(chǔ)備方面仍與發(fā)達(dá)國家存在較大差距。中國農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏管理中心（ACCC）作為國內(nèi)最大的農(nóng)業(yè)微生物菌種資源保藏庫，中心庫藏資源總量達(dá)17 441株，備份逾38萬余份，涵蓋497屬、1 774個(gè)種，占國內(nèi)主要農(nóng)業(yè)優(yōu)勢微生物資源總量的35%左右。相比之下，美國農(nóng)業(yè)部微生物菌種收藏中心（NRRL）收錄細(xì)菌和真菌約93 000株，涵蓋更廣泛的微生物多樣性。

自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的菌種儲(chǔ)備不足還體現(xiàn)在菌劑產(chǎn)品種類和應(yīng)用上。在產(chǎn)品種類方面，我國已登記微生物農(nóng)藥活性成分僅45個(gè)，涉及39個(gè)微生物種或亞種。而美國微生物農(nóng)藥活性成分達(dá)到127個(gè)，涉及70種微生物。在這些活性成分中，以生防真菌差距最大，美國用于微生物農(nóng)藥開發(fā)的生防真菌涉及45個(gè)種或亞種，而我國僅12種。此外，歐美發(fā)達(dá)國家開發(fā)的真菌殺蟲劑產(chǎn)品應(yīng)用過程中高度重視寄主靶向性和生態(tài)安全性，以降低對(duì)非靶標(biāo)生物的影響。我國由于關(guān)鍵菌株資源短缺，目前尚無寄主專性真菌殺蟲劑產(chǎn)品獲批登記。此外，在真菌殺蟲劑的優(yōu)質(zhì)菌株改良方面缺乏重大技術(shù)突破，生產(chǎn)中仍然使用野生型菌種，導(dǎo)致真菌殺蟲劑產(chǎn)品效能難以實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)性提升。在應(yīng)用方面，由于相關(guān)政策實(shí)施和落地缺乏落實(shí)，農(nóng)民使用積極性不高，科研成果產(chǎn)業(yè)化和市場化程度低，生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小且生產(chǎn)工藝落后，產(chǎn)品技術(shù)含量低且質(zhì)量不穩(wěn)定等。這些問題的根源主要體現(xiàn)在政策支持和食品安全監(jiān)管體系、技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)制造等方面，以及對(duì)于使用生物殺蟲劑缺乏政策鼓勵(lì)和支持辦法。

       技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新能力不足?；A(chǔ)研究薄弱。相較于化學(xué)殺蟲劑，真菌殺蟲劑基礎(chǔ)研究相對(duì)落后，特別是在殺蟲真菌核心毒力因子鑒定和篩選、互作靶點(diǎn)挖掘及作用機(jī)制解析等方面，科研投入不足，技術(shù)積累有限，制約了高效菌株的挖掘和應(yīng)用。生產(chǎn)效率低下。真菌殺蟲劑的生產(chǎn)過程較為復(fù)雜，涵蓋菌種培養(yǎng)、發(fā)酵、干燥和分離等多個(gè)步驟，工藝要求高且生產(chǎn)成本較大。同時(shí)，規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)尚不成熟，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，影響市場競爭力。劑型開發(fā)滯后。目前，真菌殺蟲劑主要以粉劑、顆粒劑和油劑為主，而微膠囊、緩釋劑等新型環(huán)保劑型的研發(fā)進(jìn)展緩慢，限制了產(chǎn)品的應(yīng)用場景及田間持效性，影響了防治效果的穩(wěn)定性與推廣潛力。

生產(chǎn)條件與質(zhì)量控制不足。生產(chǎn)條件有限。規(guī)模化生產(chǎn)真菌殺蟲劑需要依賴高標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)設(shè)施和嚴(yán)格的無菌操作環(huán)境。然而，國內(nèi)許多企業(yè)在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入不足，生產(chǎn)設(shè)施和質(zhì)量控制體系尚不完善。產(chǎn)品質(zhì)量參差。企業(yè)間技術(shù)水平、工藝管理和標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行力度不一，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，導(dǎo)致市場信任度不高，影響了市場信任度和行業(yè)整體發(fā)展。

政策支持與監(jiān)管體系不完善。政策支持不足。盡管國家對(duì)生物農(nóng)藥給予了一定的政策扶持，但與化學(xué)農(nóng)藥相比，政策支持力度和資金投入仍顯不足，缺乏針對(duì)性的激勵(lì)措施。另外，食品安全相關(guān)法律、農(nóng)產(chǎn)品和食品安全檢測等政策都需要實(shí)施落地，否則市場無法制約生產(chǎn)者化學(xué)農(nóng)藥濫用的行為。標(biāo)準(zhǔn)體系不完善。我國真菌殺蟲劑乃至整個(gè)生物農(nóng)藥的生產(chǎn)、檢測和使用標(biāo)準(zhǔn)體系尚不完善，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量難以有效監(jiān)管。此外，我國真菌殺蟲劑產(chǎn)品缺少菌株編號(hào)信息，容易讓市場管理人員、行業(yè)從業(yè)者及使用人員混淆產(chǎn)品，誤認(rèn)為同一菌種，出現(xiàn)低價(jià)競爭，導(dǎo)致市場混亂。更為嚴(yán)重的是，部分企業(yè)在獲得農(nóng)藥登記證后，隨意更換菌株，給微生物農(nóng)藥登記、管理和使用造成潛在風(fēng)險(xiǎn)，帶來潛在的生態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)（表4）。

知識(shí)產(chǎn)權(quán)與產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同。盡管通過多年的努力，我國在真菌殺蟲劑的研究與技術(shù)開發(fā)方面取得了明顯的突破，但是仍然存在一定的差距。 知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)不足。行業(yè)內(nèi)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)相對(duì)薄弱，技術(shù)泄露和侵權(quán)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，削弱了企業(yè)的核心競爭力，影響了研發(fā)投入的積極性，不利于行業(yè)的創(chuàng)新與可持續(xù)發(fā)展。產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同較差。產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同不足，從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的轉(zhuǎn)化效率較低，科研成果難以快速落地。高校與科研機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新成果往往停留在實(shí)驗(yàn)室階段，而企業(yè)因缺乏技術(shù)支撐，難以推動(dòng)高效產(chǎn)品的市場化應(yīng)用，制約了行業(yè)整體發(fā)展。

真菌殺蟲劑的發(fā)展趨勢

菌株的高效改良、開發(fā)與應(yīng)用

新毒素及其作用靶標(biāo)挖掘

真菌殺蟲劑發(fā)揮生防作用的核心是殺蟲真菌與寄主害蟲的互作，包括免疫逃逸、免疫抑制、毒素釋放和養(yǎng)分剝奪等。只有充分理解殺蟲真菌致病機(jī)制及與寄主的互作機(jī)理，才能有針對(duì)性地提高真菌殺蟲劑的效能。球孢白僵菌合成白僵菌素（Beauvericin）、卵胞霉素，以及金龜子綠僵菌合成的環(huán)肽類破壞素等均能夠抑制昆蟲抗菌肽基因的表達(dá)等，從而提高真菌的殺蟲毒力。然而，還有大量小分子化合物、多肽類和分泌蛋白等潛在毒力因子或毒素功能和調(diào)控機(jī)理有待解析。同時(shí)，這些毒力因子或毒素的作用靶標(biāo)仍不清楚。

原創(chuàng)性靶標(biāo)的挖掘是推動(dòng)殺蟲真菌菌株高效改良與創(chuàng)新開發(fā)的關(guān)鍵。結(jié)合功能基因組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)、生物信息學(xué)、大數(shù)據(jù)分析等前沿技術(shù)，可系統(tǒng)解析生防菌、病蟲害與作物之間的多重互作關(guān)系，構(gòu)建基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。借助比較基因組學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)及多組學(xué)聯(lián)合分析，可建立殺蟲真菌的毒力因子和效應(yīng)因子數(shù)據(jù)庫，深入挖掘新毒素，識(shí)別潛在靶標(biāo)并揭示其分子機(jī)制，同時(shí)解析候選靶標(biāo)的結(jié)構(gòu)與功能?；谠瓌?chuàng)性靶標(biāo)的挖掘，可進(jìn)一步構(gòu)建涵蓋靶標(biāo)篩選、驗(yàn)證、菌株改良到最終應(yīng)用的真菌殺蟲劑創(chuàng)新技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的全鏈條布局。

靶向性菌株研制

靶向農(nóng)藥作為農(nóng)藥創(chuàng)新的前沿?zé)狳c(diǎn)，以其精準(zhǔn)高效、生態(tài)安全、環(huán)境友好等特點(diǎn)，正成為微生物農(nóng)藥未來發(fā)展的主要方向之一。圍繞特定蟲害或作物需求，規(guī)避對(duì)有益生物造成傷害的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)害蟲的精準(zhǔn)防控。以寄主專一的殺蟲真菌（如專化型的殺蝗綠僵菌M. acridum和萊氏綠僵菌M. rileyi等）為底盤開發(fā)高效靶向性菌株。基于毒素和結(jié)合受體的差異，開發(fā)針對(duì)不同害蟲的高效菌株。依托殺蟲真菌與寄主互作基因的深入解析，靶向寄主免疫、代謝、營養(yǎng)競爭過程中的關(guān)鍵基因。通過科學(xué)合理設(shè)計(jì)干擾RNA，并利用殺蟲真菌為載體，進(jìn)行工程菌合成、遞送干擾RNA，實(shí)現(xiàn)對(duì)靶標(biāo)害蟲的精準(zhǔn)控制。此外，開發(fā)殺蟲真菌與信息素聯(lián)合使用技術(shù)，增強(qiáng)對(duì)靶標(biāo)害蟲的控制效果。

菌劑配方優(yōu)化

菌劑與助劑的核心在于提升殺蟲真菌的存活率和環(huán)境適應(yīng)能力，從而增強(qiáng)對(duì)蟲害的防治效果。借助AI輔助設(shè)計(jì)最優(yōu)改良路徑，可建立菌株性能預(yù)測模型，提高育種效率及抗逆性能。結(jié)合微膠囊化或緩釋制劑技術(shù)，可確保菌株在田間的定殖效率與穩(wěn)定性，提高防治效果，確保其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的適用性和較長的有效期。

生防菌綜合效能挖掘

多重功能實(shí)現(xiàn)

子囊菌類的昆蟲病原真菌多是從植物病原或共生真菌演化而來，因此應(yīng)充分發(fā)揮殺蟲真菌在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的作用。隨著對(duì)金龜子綠僵菌和球孢白僵菌等殺蟲真菌生態(tài)適應(yīng)和互作機(jī)理的深度挖掘，越來越多的菌株不僅具備防控病蟲害的能力，還展現(xiàn)出促進(jìn)作物生長、增強(qiáng)抗逆性和修復(fù)土壤等多重功能。這種多功能協(xié)同效應(yīng)正成為真菌殺蟲劑廣泛應(yīng)用的核心優(yōu)勢之一。當(dāng)前，真菌殺蟲劑正從單一防控向多功能協(xié)同轉(zhuǎn)變發(fā)展。為系統(tǒng)挖掘殺蟲真菌在促進(jìn)作物生長和改良土壤等方面的潛力，可利用多組學(xué)技術(shù)分析菌株產(chǎn)生的活性代謝物譜系，建立功能—結(jié)構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)庫。

此外，應(yīng)重點(diǎn)研究殺蟲真菌與植物的互作機(jī)制，包括根際微生態(tài)調(diào)控、植物激素調(diào)控和免疫應(yīng)答過程。結(jié)合高通量和高精準(zhǔn)的群落互作分析與信號(hào)通路解析，利用微生物組原位基因編輯等前沿技術(shù)，設(shè)計(jì)、改造并合成高性能菌株，以實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的病蟲害綜合防治效果。進(jìn)一步探索多菌種協(xié)同增效機(jī)制，依托不同菌種的功能互補(bǔ)性，解析不同菌種間的兼容機(jī)制，優(yōu)化菌種組合比例，最大化提升生防效能。

聯(lián)合技術(shù)應(yīng)用

一種作物在一定時(shí)間內(nèi)往往受到多種病蟲害的危害。單一菌種的生防效果具有局限性，開發(fā)多菌種菌株的聯(lián)合使用，瞄準(zhǔn)1—2個(gè)目標(biāo)病蟲害是重要的研究方向之一。在聯(lián)合技術(shù)應(yīng)用方面，通過研究殺蟲真菌與土壤微生物群落的互作機(jī)理，可揭示不同微生物間的優(yōu)勢互補(bǔ)效應(yīng)，從而提升生態(tài)系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性與健康水平。此外，真菌殺蟲劑與化學(xué)農(nóng)藥、物理防治方法的配合應(yīng)用，也是提高防治效果的重要策略。通過精準(zhǔn)配比、合理施用時(shí)機(jī)及科學(xué)管理，最大化各類防治手段的協(xié)同增效優(yōu)勢，同時(shí)降低單一防治方法可能帶來的副作用及抗藥性風(fēng)險(xiǎn)。在產(chǎn)品研發(fā)方面，應(yīng)聚焦不同作物或區(qū)域特異性的功能需求，采用復(fù)合制劑、種子處理、高效灌根等差異化應(yīng)用方式，以全面提升真菌殺蟲劑的綜合效能。通過聯(lián)合技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，可進(jìn)一步拓寬真菌殺蟲劑的適用范圍，滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)多元化與可持續(xù)發(fā)展的需求。

生產(chǎn)過程的自動(dòng)化和智能化

生產(chǎn)工藝的智能優(yōu)化

真菌殺蟲劑生產(chǎn)工藝的智能優(yōu)化是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的核心技術(shù)引擎，其關(guān)鍵在于通過AI、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的精準(zhǔn)調(diào)控與動(dòng)態(tài)優(yōu)化。例如，基于AI模型可實(shí)時(shí)解析發(fā)酵過程中菌體的代謝狀態(tài)，并自主調(diào)整溫度、濕度和通氣量等關(guān)鍵參數(shù)，從而顯著提升產(chǎn)孢效率。同時(shí)，結(jié)合CRISPR等基因編輯技術(shù)和高通量篩選平臺(tái)，可快速定向改良菌株性能，縮短研發(fā)周期和降低生產(chǎn)成本。此外，數(shù)字孿生技術(shù)的引入，使得生產(chǎn)全流程可在虛擬環(huán)境中精準(zhǔn)模擬，提前預(yù)判工藝瓶頸并優(yōu)化資源配置，大幅提升生產(chǎn)穩(wěn)定性和批次一致性，為大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

自動(dòng)化生產(chǎn)線的應(yīng)用

真菌殺蟲劑自動(dòng)化生產(chǎn)線的應(yīng)用正加速產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，通過全流程智能化與模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)高效、低耗、無人化生產(chǎn)。例如，集成連續(xù)發(fā)酵系統(tǒng)、在線檢測設(shè)備和機(jī)器人分裝單元的自動(dòng)化生產(chǎn)線，可無縫銜接菌種擴(kuò)培、發(fā)酵控制、孢子分離提取及制劑加工等環(huán)節(jié)，減少人為誤差并提升產(chǎn)能。自動(dòng)導(dǎo)引車與智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物料精準(zhǔn)調(diào)度與庫存動(dòng)態(tài)管理，優(yōu)化供應(yīng)鏈效率并降低運(yùn)營成本。此外，生產(chǎn)線可通過物聯(lián)網(wǎng)與農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)聯(lián)動(dòng)，根據(jù)田間病蟲害監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，滿足定制化需求。未來，隨著模塊化生物反應(yīng)器和標(biāo)準(zhǔn)化工藝包的普及，能夠進(jìn)一步推動(dòng)生物菌劑從實(shí)驗(yàn)室走向農(nóng)田，助力綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展。

對(duì)策建議

健全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系，深入貫徹《中華人民共和國食品安全法》《中華人民共和國農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全法》，切實(shí)保障人民群眾“舌尖上的安全”。建立新型真菌殺蟲劑創(chuàng)制體系，突破“基礎(chǔ)研究—技術(shù)開發(fā)—生產(chǎn)應(yīng)用”鏈條中的瓶頸。推動(dòng)我國真菌殺蟲劑產(chǎn)業(yè)化升級(jí)、加速綠色農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的核心引擎、打破化學(xué)農(nóng)藥減量替代的技術(shù)和市場壁壘、保障糧食和食品安全的戰(zhàn)略性路徑。

完善法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)落地實(shí)施，構(gòu)建綠色防控體系

貫徹落實(shí)《中華人民共和國食品安全法》，建立“賞罰分明”的農(nóng)藥使用監(jiān)管機(jī)制，切實(shí)保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和生態(tài)環(huán)境安全。加快修訂《限制使用農(nóng)藥名錄》，進(jìn)一步明確蔬菜、水果、茶葉、中藥材、煙草等食用農(nóng)產(chǎn)品全面禁用高毒高風(fēng)險(xiǎn)化學(xué)農(nóng)藥。落實(shí)食品安全“四個(gè)最嚴(yán)”要求，嚴(yán)格限制化學(xué)農(nóng)藥在蔬菜、水果、茶葉等直接食用農(nóng)產(chǎn)品的使用，并建立剛性約束與正向激勵(lì)并重的管理體系。

建議：將生物殺蟲劑等綠色防控技術(shù)應(yīng)用納入地方政府食品安全考核指標(biāo)，建立跨部門協(xié)調(diào)機(jī)制。建議在國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)和重要生態(tài)功能區(qū)（草原和森林等）全面推行生物防控替代工程，中央財(cái)政設(shè)立專項(xiàng)補(bǔ)貼，并創(chuàng)建生物防控技術(shù)集成示范區(qū)。修訂《農(nóng)藥管理?xiàng)l例實(shí)施細(xì)則》，增設(shè)生物農(nóng)藥應(yīng)用專章，建立生物農(nóng)藥優(yōu)先評(píng)審制度，縮短真菌殺蟲劑等生物農(nóng)藥的登記周期。

重視生防微生物種質(zhì)資源挖掘，制定統(tǒng)一管理標(biāo)準(zhǔn)和命名規(guī)則

生防微生物資源的收集、保藏、高效篩選和應(yīng)用是真菌殺蟲劑乃至整個(gè)微生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)競爭的核心基礎(chǔ)，同時(shí)也是支撐基礎(chǔ)研究和技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵要素。2009年，中國科學(xué)院啟動(dòng)的“應(yīng)用微生物研究網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目”（RNAM），構(gòu)建了涵蓋6.4萬株微生物菌種資源、25個(gè)環(huán)境元基因組文庫，以及80余個(gè)基因組文庫的資源庫，極大推進(jìn)了我國微生物研究領(lǐng)域的發(fā)展。此外，我國也相繼建立了中國普通微生物菌種保藏管理中心（CGMCC）、中國農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏管理中心和中國典型培養(yǎng)物保藏中心（CCTCC）等多個(gè)菌種庫。然而，目前我國尚未建立針對(duì)生防微生物的專門菌種資源庫，導(dǎo)致生防微生物資源未能得到系統(tǒng)整合和高效利用。此外，由于菌種資源缺乏統(tǒng)一管理標(biāo)準(zhǔn)，微生物農(nóng)藥登記過程中菌株命名混亂、重復(fù)開發(fā)等問題較為突出，增加了行業(yè)監(jiān)管難度。

建議：建立標(biāo)準(zhǔn)化生防微生物菌種資源庫，制定統(tǒng)一管理標(biāo)準(zhǔn)和命名規(guī)則，提高菌種鑒定的準(zhǔn)確性，并實(shí)施定期評(píng)估和更新制度。標(biāo)準(zhǔn)化的生防微生物菌種資源庫，不僅將為研究人員提供寶貴的研究材料，也將為新型生防產(chǎn)品的開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)，進(jìn)一步推動(dòng)我國生物防治技術(shù)的高質(zhì)量發(fā)展。

加快相關(guān)科技攻關(guān)項(xiàng)目的布局

目前，為實(shí)現(xiàn)化學(xué)農(nóng)藥減量，保障食品安全，歐美等發(fā)達(dá)國家政府均加快了微生物農(nóng)藥創(chuàng)制相關(guān)的科研和政策布局。為響應(yīng)《食品質(zhì)量保護(hù)法案》，美國農(nóng)業(yè)部在2000年前后提出“國家生物農(nóng)藥計(jì)劃”，加速微生物農(nóng)藥的研發(fā)，簡化微生物農(nóng)藥登記流程，縮短上市周期。為響應(yīng)“歐洲綠色協(xié)議”，歐洲計(jì)劃2030年化學(xué)農(nóng)藥使用量減半，微生物農(nóng)藥是核心替代方案。在此背景下，建立真菌殺蟲劑等微生物農(nóng)藥的創(chuàng)制體系符合我國農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略需求。

建議：以國家戰(zhàn)略為導(dǎo)向，設(shè)立跨學(xué)科協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)和專項(xiàng)研發(fā)基金。通過定向支持，構(gòu)建“基礎(chǔ)理論—工藝優(yōu)化—產(chǎn)品創(chuàng)制—應(yīng)用評(píng)價(jià)”全鏈條攻關(guān)體系，系統(tǒng)性突破真菌殺蟲劑產(chǎn)業(yè)化“卡脖子”難題，縮短研發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本，為農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型提供可落地的技術(shù)儲(chǔ)備和產(chǎn)業(yè)支撐。

重視真菌與寄主互作組的研究和解析

殺蟲真菌營養(yǎng)類型、代謝模式的轉(zhuǎn)變與其生防效能密切相關(guān)。這些營養(yǎng)方式的轉(zhuǎn)變不僅體現(xiàn)在細(xì)胞形態(tài)、代謝類型和生長周期等宏觀層面的變化，更涉及系統(tǒng)性的基因表達(dá)和互作模式的改變。因此，深入解析殺蟲真菌不同環(huán)境和狀態(tài)下基因時(shí)空表達(dá)和互作網(wǎng)絡(luò)，識(shí)別關(guān)鍵互作節(jié)點(diǎn)，對(duì)于核心靶點(diǎn)篩選、細(xì)胞底盤效能提升、菌株專性改造等具有重要意義。

建議：著重對(duì)殺蟲真菌—寄主—環(huán)境相互作用關(guān)系中的核心效應(yīng)分子和信號(hào)分子等物質(zhì)流和信息流進(jìn)行深入分析。同時(shí)，建立國家級(jí)研發(fā)平臺(tái)，整合各類生物信息學(xué)資源，加速基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)程。建立標(biāo)準(zhǔn)化的生防微生物基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)和管理已解析的基因調(diào)控信息。鼓勵(lì)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)開放式共建數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)共享。

加強(qiáng)靶向性真菌殺蟲劑開發(fā)和創(chuàng)制力度

靶向性和選擇性農(nóng)藥的開發(fā)是新型農(nóng)藥的發(fā)展趨勢。真菌殺蟲劑的研發(fā)同樣應(yīng)注重靶向性和防治對(duì)象的選擇性，減少對(duì)非目標(biāo)生物和環(huán)境的影響，維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)多樣性，保證食品安全。

建議：加強(qiáng)靶向性殺蟲菌株和毒素的開發(fā)力度。靶向性開發(fā)需緊密圍繞特定蟲害或作物需求，強(qiáng)調(diào)高效、準(zhǔn)確的防控效果。篩選寄主專性菌株。充分利用新興生物技術(shù)和AI等前沿手段，精準(zhǔn)篩選寄主專性菌株和寄主選擇性毒力因子。新型活性物質(zhì)遞送載體和活性分子。探索基于生物來源的胞外囊泡作為活性物質(zhì)遞送載體、開發(fā)針對(duì)特定害蟲的新型活性分子。在應(yīng)用評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，建立基于組學(xué)技術(shù)和AI的快速篩選平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功效的精準(zhǔn)評(píng)估與優(yōu)化。這些新型技術(shù)的綜合應(yīng)用將顯著提升真菌殺蟲劑的靶向性和應(yīng)用效果。靶向真菌殺蟲劑的推廣應(yīng)用將在提高農(nóng)藥使用效率、減少環(huán)境污染、保護(hù)生物多樣性、延緩抗性發(fā)展、促進(jìn)綠色農(nóng)業(yè)、適應(yīng)法規(guī)需求、提升農(nóng)業(yè)形象及推動(dòng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步等方面發(fā)揮重要作用，未來必將在綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系中占據(jù)核心地位。

創(chuàng)建針對(duì)性的農(nóng)藥綜合效能評(píng)價(jià)體系

農(nóng)藥的綜合效能評(píng)價(jià)體系是衡量其應(yīng)用價(jià)值的重要工具，為產(chǎn)品開發(fā)和市場推廣提供科學(xué)依據(jù)。真菌殺蟲劑綜合效能評(píng)價(jià)體系應(yīng)涵蓋生防效能、環(huán)境友好性、安全性、成本效益和市場接受度等多維度的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。生防效能是核心指標(biāo)，但在評(píng)價(jià)過程中，同樣需要兼顧生態(tài)影響、使用安全性以及經(jīng)濟(jì)可行性，以確保產(chǎn)品的整體競爭力。

建議：制定標(biāo)準(zhǔn)化的評(píng)價(jià)方法和試驗(yàn)流程，確保評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可比性。通過標(biāo)準(zhǔn)化的方法，可以在不同地區(qū)和不同條件下獲得一致的評(píng)價(jià)結(jié)果。建立用戶反饋機(jī)制，定期收集農(nóng)戶和企業(yè)在實(shí)際應(yīng)用中的體驗(yàn)反饋數(shù)據(jù)。通過持續(xù)的數(shù)據(jù)積累和分析，可以及時(shí)了解產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用效果，發(fā)現(xiàn)潛在問題，進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，為產(chǎn)品的迭代升級(jí)提供精準(zhǔn)方向。

加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，推動(dòng)科研成果轉(zhuǎn)化

產(chǎn)學(xué)研結(jié)合是推動(dòng)科研成果快速轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用的重要途徑。

建議：建立合作平臺(tái)，政府和企業(yè)可以共同出資建立綠色農(nóng)藥研發(fā)合作平臺(tái)，推動(dòng)高校、科研院所和企業(yè)的緊密合作，實(shí)現(xiàn)資源整合與優(yōu)勢互補(bǔ)，成立“真菌殺蟲劑聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”，集中攻關(guān)共性技術(shù)難題。通過定期的技術(shù)交流和項(xiàng)目合作，共享資源，提高研發(fā)效率。政府應(yīng)出臺(tái)相應(yīng)的政策，鼓勵(lì)和支持產(chǎn)學(xué)研合作。強(qiáng)化專利保護(hù)，降低企業(yè)研發(fā)成本，提高企業(yè)參與創(chuàng)新的積極性，確?？蒲谐晒氖袌龈偁幜?。加強(qiáng)合成生物學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)人才培養(yǎng)，通過校企合作、聯(lián)合培養(yǎng)等方式，培養(yǎng)一批既懂基礎(chǔ)研究又懂技術(shù)開發(fā)的復(fù)合型人才。這些人才可以在科研和企業(yè)之間架起橋梁，促進(jìn)技術(shù)的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。企業(yè)與高校和科研院所合作，共同開展市場推廣活動(dòng)。鼓勵(lì)科研團(tuán)隊(duì)以技術(shù)入股或?qū)＠跈?quán)形式與企業(yè)合作，縮短實(shí)驗(yàn)室到田間應(yīng)用的周期。支持企業(yè)主導(dǎo)的“中試基地”建設(shè)，解決規(guī)?；a(chǎn)中的工藝銜接問題。通過舉辦技術(shù)交流會(huì)、產(chǎn)品展示會(huì)和培訓(xùn)班等方式，提供科學(xué)的應(yīng)用指導(dǎo)，提高產(chǎn)品推廣效果、市場對(duì)包括真菌殺蟲劑在內(nèi)的微生物農(nóng)藥的認(rèn)知度和接受度。

為推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型與保障糧食安全，需構(gòu)建以法規(guī)為保障、科技為驅(qū)動(dòng)、產(chǎn)業(yè)為支撐的綜合性戰(zhàn)略體系。通過健全農(nóng)藥監(jiān)管法規(guī)，完善綠色防控標(biāo)準(zhǔn)，加速高毒化學(xué)農(nóng)藥替代進(jìn)程；整合生防微生物資源庫，突破基因調(diào)控與靶向開發(fā)技術(shù)瓶頸，提升真菌殺蟲劑的精準(zhǔn)性與生態(tài)友好性；建立產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)，優(yōu)化農(nóng)藥綜合效能評(píng)價(jià)體系，推動(dòng)科研成果高效轉(zhuǎn)化。破解化學(xué)農(nóng)藥依賴，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和食品安全提供堅(jiān)實(shí)保障。

（作者：丁玎、姜楓、操麗麗、康樂，中國科學(xué)院動(dòng)物研究所?！吨袊茖W(xué)院院刊》供稿）